Переделка блока питания принтера canon в регулируемый
Обновлено: 06.07.2024
Рассмотрим на конкретном примере, как переделать ИИП под свои нужды. На мой взгляд, изготовление с нуля, например импульсного блока питания, часто трудоемко и экономически невыгодно, кроме того, мысли, что надо найти подходящий корпус, напрочь отбивают охоту к рукоделию.
Другое дело – переделка ненужного готового изделия для своих целей. Корпус есть, переделки и расходы минимальны, силовая часть сделана безопасной в фабричных условиях и обладает мешком сертификатов.
У меня давно лежал блок питания от струйного принтера HP-710C.
Напряжение на выходе примерно 18 В, ток до 1,1 А. Его можно превратить, например, в ЗУ для шуруповерта с батареей 12 или 18 В. Надо только точно выставить напряжение и сделать режим ограничения по току.
Принципиальной схемы, конечно, нет, но посмотрев на плату, я решил, что можно обойтись и без нее. Высоковольтная часть отделена от низковольтной с помощью импульсного трансформатора, обратная связь через оптрон. Есть еще высоковольтный конденсатор малой емкости и мегаомные резисторы, но они не мешают.
Низковольтная часть справа внизу, отделена малыми отверстиями.
Преобразователь собран на микросхеме DAP001. Перерисовывать эту часть схемы трудно и в этом нет особого смысла. А вот низковольтную часть надо перерисовать, благо она невелика.
При сравнении с типичной схемой включения подобного преобразователя, видно, что надо сделать для ограничения тока и точной установки напряжения на выходе.
А вот такую схему моего БП нарисовал с платы я. Здесь же показаны новые модули и место их подключения.
Для зарядки батареи шуруповерта надо обеспечить напряжение 14,4 В, ток зарядки я выбрал 1 А.
Можно подобрать стабилитрон, но для этого надо иметь их целый мешок, поэтому воспользуемся тем, что TL431 позволяет плавно установить напряжение. Это напряжение должно быть меньше, чем на выходе на напряжение открывания оптрона - примерно 1,1 В.
Кроме того, нужен индикатор, который покажет, когда напряжение на батарее достигнет 14,4 В. Конструктивно мне удобно было сделать эти узлы на одной маленькой плате.
Два жестких вывода сделаны точно по размеру стоявшего ранее стабилитрона и входят в его отверстия. Шлейф из двух проводов – к светодиоду.
Прежде чем ее впаивать, желательно настроить индикатор напряжения точно, а «стабилитрон» на TL431 приблизительно. Настройку можно делать как с помощью переменного многооборотного резистора, так и впаивая параллельно несколько резисторов (на печатной плате предусмотрена установка, как обычных резисторов, так и SMD). Предварительную настройку «стабилитрона» на напряжение 13,3 В надо делать, добавив последовательно с ним резистор несколько сот Ом. Без него при срабатывании стабилитрона ток резко увеличится и он сгорит.
На второй маленькой плате собран узел стабилизации тока.
Падение напряжения на резисторах шунта при токе ограничения должно превышать напряжение открывания оптрона, иначе он будет закрыт и ток продолжит расти.
Для тока 1А при напряжении 1,5 В (с небольшим запасом превышает 1,1 В) тепловая мощность будет 1,5 Вт, значит надо применить резистор 2 Вт или два резистора по 1 Вт.
Для уменьшения размеров я выбрал второй вариант и советские резисторы МЛТ. Они могут работать с большим запасом по мощности в отличие от китайских.
Так как найти резисторы МЛТ-1 номиналов 0,6 и 0,9 Ом тяжело, я поставил два резистора параллельно. За неимением у меня номинала 3,0 Ом поставил 2,2 Ом и 3,9 Ом.
Ток ограничения выставляется переменным сопротивлением, включенным параллельно шунту. Не очень хорошо с научной точки зрения, но очень просто и не требует перепаивания резисторов шунта.
Любые ИИП на начальном этапе для безопасности лучше включать «через лампочку».
Схема элементарна, тем удивительнее ее воплощение, которое я видел в интернете. Кто на что горазд – кто-то припаивает провода прямо к лампе и цоколь под напряжением сети лежит на столе, кто-то впаивает лампу прямо в схему, вероятность того, что хрупкая лампа разобьется или отлетят провода с сетевым напряжением, велика.
Попробуйте лучше очевидный, простой и безопасный вариант. Для большего комфорта я сделал в корпусе от ЗУ для сотового телефона замыкатель, внутри у него предохранитель (если кто-то вставит его прямо в розетку).
Замыкатель позволяет обойтись без дополнительной обычной розетки.
ИИП при настройке включаем в одно гнездо розетки, в другое включена обычная настольная лампа. Выключатель на ней позволяет моментально обесточить ИИП (это быстрее, чем выдергивать его шнур из розетки).
При проверке ИИП напрямую от сети, вместо лампы надо поставить замыкатель. Если нужна лампа, чтобы что-то перепаять, в розетки включаем лампу и замыкатель.
Просто, удобно и безопасно. При необходимости легко менять лампы накаливания разной мощности.
Итак, включаем ИИП через лампочку, выставляем на выходе нужное напряжение, убеждаемся в правильной работе светодиода индикации, Порог включения острый, порядка 0,1 В от яркого свечения до погасания.
Далее надо выставить нужный ток.
Дело в том, что высоковольтная часть ИИП может иметь свою защиту, поэтому надо провести испытания. Закорачивать выход ИИП я бы не советовал – кто знает, есть ли там защита (при испытаниях я закоротил выход прямо с подключенным заряженным аккумулятором, шунт в тестере задымил, сработала защита в ИИП).
Оказалось, что при уменьшении нагрузки до 5,6 Ом выходной ток остался стабильным и даже увеличился с 1,00 до 1,04 А, а при резисторе 3,9 Ом сработала встроенная защита – это видно по пропаданию напряжения и слышно по щелчкам. При увеличении сопротивления, режим стабилизации тока восстановился сам.
В конструкции я использовал яркий светодиод, он отлично светит при токе 1…2 мА.
Если будете использовать обычные светодиоды, придется подогнать резисторы под желаемое свечение.
Поскольку стояла задача зарядки аккумуляторов, я не обращал внимания на фильтрацию пульсаций и помех. Дополнительный фильтр при необходимости можно добавить.
БП с напряжением 14,4 В, конечно, может питать потребителей с напряжением 12 В.
Думаю, подобная переделка возможна для многих подобных ИИП.
В последние десятилетия электронная техника развивается настолько быстро, что аппаратура устаревает гораздо раньше, чем выходит из строя. Как правило, устаревшая аппаратура списывается и, попадая в руки радиолюбителей, становится источником радиодеталей.
Часть узлов этой аппаратуры вполне возможно использовать.
В один из визитов на радиорынок удалось практически за бесценок купить несколько печатных плат от списанной аппаратуры (рис. 1). В комплекте к одной из плат шел и трансформатор питания. После поисков в Интернете удалось установить (предположительно), что все платы — от матричных принтеров EPSON. Кроме множества полезных деталей, на плате смонтирован неплохой двухканальный источник питания. И если плату не предполагается использовать для других целей, на основе его можно построить регулируемый лабораторный блок питания. Как это сделать, рассказано ниже.
Источник питания содержит каналы +24 В и +5 В. Первый построен по схеме понижающего широтно-импульсного стабилизатора и рассчитан на ток нагрузки около 1,5 А. При превышении этого значения срабатывает защита и напряжение на выходе стабилизатора резко падает (ток короткого замыкания — примерно 0,35 А). Примерная нагрузочная характеристика канала показана на рис. 2 (кривая черного цвета). Канал +5В также построен по схеме импульсного стабилизатора но, в отличие от канала +24 В. по так называемой релейной схеме. Питается этот стабилизатор с выхода канала +24 В (рассчитан на работу от источника напряжения не ниже 15 В) и токовой защиты не имеет, поэтому при коротком замыкании выхода (а такое в практике радиолюбителя не редкость) может выйти из строя.
И хотя ток стабилизатора ограничен в канале +24 В, при коротком замыкании ключевой транзистор примерно за секунду нагревается до критической температуры. Схема стабилизатора напряжения +24В показана на рис. 3 (буквенные позиционные обозначения и нумерация элементов соответствуют нанесенным на печатной плате). Рассмотрим работу некоторых его узлов, имеющих особенности или отношение к переделке. На транзисторах Q1 и Q2 построен силовой ключ. Резистор R1 служит для уменьшения рассеиваемой мощности на транзисторе Q1. На транзисторе Q4 построен параметрический стабилизатор напряжения питания задающего генератора, выполненного на микросхеме, обозначенной на плате как ЗА (далее будем рассматривать её как DA1).
Схема лабораторного блока питания
Эта микросхема — полный аналог знаменитой по компьютерным блокам питания TL494 [1]. О её работе в различных режимах написано довольно много, поэтому рассмотрим лишь некоторые цепи. Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом: на один из входов встроенного компаратора 1 (вывод 2 DA1) через резистор R6 подается образцовое напряжение с внутреннего источника микросхемы (вывод 14). На другой вход (вывод 1) через резистивный делитель R16R12 поступает выходное напряжение стабилизатора, причём нижнее плечо делителя подключено к источнику образцового напряжения компаратора токовой защиты (вывод 15 DA1). Пока напряжение на выводе 1 DA1 меньше, чем на выводе 2, ключ на транзисторах Q1 и Q2 открыт.
Как только напряжение на выводе 1 становится больше, чем на выводе 2, ключ закрывается. Разумеется, процесс управления ключом определяется работой задающего генератора микросхемы. Токовая защита работает аналогично, за исключением того, что на ток нагрузки влияет выходное напряжение. Датчиком тока является резистор R2. Рассмотрим токовую защиту подробнее. Образцовое напряжение подаётся на инвертирующий вход компаратора 2 (вывод 15 DA1). В его формировании участвуют резисторы R7. R11, а также R16. R12. Пока ток нагрузки не превышает максимального значения, напряжение на выводе 15 DA1 определяется делителем R11R12R16.
Резистор R7 имеет довольно большое сопротивление и на образцовое напряжение почти не влияет. При перегрузке выходное напряжение резко падает. При этом уменьшается и образцовое напряжение, что вызывает дальнейшее снижение тока. Выходное напряжение снижается почти до нуля, и поскольку теперь последовательно соединённые резисторы R16, R12 через сопротивление нагрузки подключаются параллельно R11, образцовое напряжение, а следовательно, и выходной ток также резко уменьшаются. Так формируется нагрузочная характеристика стабилизатора +24 В.
Выходное напряжение на вторичной (II) обмотке понижающего трансформатора питания Т1 должно быть не ниже 29В при токе до 1,4 А. Стабилизатор напряжения +5В выполнен на транзисторе Об и интегральном стабилизаторе 78L05, обозначенном на плате как SR1. Описание аналогичного стабилизатора и его работы можно найти в [2]. Резисторы R31, R37 и конденсатор С26 образуют цепь ПОС для формирования крутых фронтов импульсов.
Для использования источника питания в лабораторном блоке нужно выпилить из печатной платы участок, на котором размещены детали стабилизаторов (на рис.1 отделён светлыми линиями).
Чтобы можно было регулировать выходное напряжение стабилизатора +24 В, его следует немного доработать. Для начала следует отсоединить вход стабилизатора +5 В, для чего необходимо выпаять резистор R18 и перерезать печатный проводник, идущий к выводу эмиттера транзистора Q6. Если источник +5 В не нужен, его детали можно удалить. Далее следует выпаять резистор R16 и подключить вместо него переменный резистор R16* (как и другие новые элементы, он изображён на схеме утолщёнными линиями) номинальным сопротивлением 68 кОм.
Затем надо выпаять резистор R12 и припаять его с обратной стороны платы между выводом 1 DA1 и минусовым выводом конденсатора С1. Теперь выходное напряжение блока можно изменять от 5 до 25 В. Понизить нижний предел регулирования примерно до 2В можно, если изменить пороговое напряжение на выводе 2 DA1. Для этого следует выпаять резистор R6, а напряжение на вывод 2 DA1 (около 2 В) подать с подстроечного резистора R6’ сопротивлением 100 кОм, как показано на схеме слева (напротив прежнего R6).
Такой блок питания можно эксплуатировать с нагрузкой, некритичной к пульсациям напряжения, которые при максимальном токе нагрузки могут превышать 100 мВ. Существенно понизить уровень пульсаций можно, добавив несложный компенсационный стабилизатор, схема которого представлена на рис. 5. В основе стабилизатора — широко распространенная микросхема TL431 (её отечественный аналог — КР142ЕН19). На транзисторах VT2 и VT3 построен регулирующий элемент. Резистор R4 здесь выполняет ту же функцию, что и R1 в импульсном стабилизаторе (см. рис. 3).
Такой блок питания можно эксплуатировать с нагрузкой, некритичной к пульсациям напряжения, которые при максимальном токе нагрузки могут превышать 100 мВ. Существенно понизить уровень пульсаций можно, добавив несложный компенсационный стабилизатор, схема которого представлена на рис. 5. В основе стабилизатора — широко распространенная микросхема TL431 (её отечественный аналог — КР142ЕН19). На транзисторах VT2 и VT3 построен регулирующий элемент. Резистор R4 здесь выполняет ту же функцию, что и R1 в импульсном стабилизаторе (см. рис. 3). На транзисторе VT1 собран узел обратной связи по падению напряжения на резисторе R2. Участок коллектор- эмиттер этого транзистора необходимо подключить вместо резистора R16 в схеме на рис. 3 (разумеется, переменный резистор R16’ в этом случае не нужен).
В таком виде блок питания способен отдавать в нагрузку ток до 1,5А при напряжении до 24В, при этом уровень пульсаций не превышает нескольких милливольт. Следует отметить, что при срабатывании защиты по току уровень пульсаций увеличивается, поскольку микросхема DA1 компенсационного стабилизатора закрывается и регулирующий элемент открыт полностью.
Печатная плата для этого стабилизатора не разрабатывалась. Транзистор VT3 должен иметь статический коэффициент передачи тока Ь21Э не менее 300, а VT2 — не менее 100. Последний необходимо установить на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 10 см².
Налаживание блока питания с таким дополнением заключается в подборе резисторов выходного делителя R5— R7. При самовозбуждении блока можно шунтировать эмиттерный переход транзистора VJ1 конденсатором ёмкостью 0,047 мкФ. Несколько слов о стабилизаторе канала +5 В.
Появилась необходимость в блоке питания на 15 вольт. Хотел применить трансформатор с выпрямителем. Подключить к ним стабилизатор. Данная конструкция будет не маленькая. Вспомнил. У меня есть большое количество БП МФУ и принтеров. Габариты блока не велики и вес тоже в самый раз.
Схема
По схеме эти блоки практически одинаковы. Сетевую часть трогать не нужно. Нужно изменить номинал в обвязке оптрона. Практически во всех блоках схема имеет стабилизатор TL431. Изучив его схему включения, становится понятна доработка. Я перерисовал часть схемы.
Первый блок питания:
Второй блок питания:
У него выходных контакта на один больше. Для запуска блока нужно замкнуть 1 и 2 контакты.
Переделка блока питания принтера
Остановимся на доработке первого. Я сделал проверочные провода из того же МФУ. Буду применять тот, что с мотором.
Нужно выпаять резистор R204. Так как он у нас на 27 кОм, можно взять больше. Я же нашел резистор на 25 кОм.
Крутим движок резистора и смотрим диапазон регулировки. Минимум у меня 3.6 вольта. В качестве нагрузки я подключил мотор от того же МФУ.
Максимум у меня получился 23.5 вольта. Такой диапазон регулировки.
Я накручу 15 вольт. Нужно замерить сопротивление резистора, у меня оно составило 12 кОм.
Вторая плата настраивается подобным образом. Покажу лишь места пайки проводов. Так же нужно отпаять резисторы от плюса. У меня там установлена перемычка, ее нужно снять.
Такая вот простая доработка получилась. Данным способом можно доработать практически любую плату. Микросхема стабилизатора одинаковая, но в разном корпусе. Можно установить регулировочный резистор. Плату установить в миниатюрный корпус. Резистор вывести на корпус, оборудовать вольтметром и получить регулируемый блок питания. Не рабочий принтер можно купить дешево. Блоки питания выходят из строя редко.
Смотрите видео
Давно было желание обзавестись регулируемым блоком питания для проверки различных самоделок. Присматривался как-то уже к готовому, но цена от 3500руб сильно отпугивала. В интернете находил много схем блоков питания с регулировкой выходного тока и напряжения, с защитой от КЗ и прочего. Схемы были довольно просты и доступны для повторения, но было одно НО! Все они были сделаны на основе обычных трансформаторов. Поиски подходящего трансформатора давали не утешительные результаты — стоимость! Оптимальный транс (2*18В 10А) стоит почти 4000р, проще было бы тогда купить готовый лабораторный БП. После таких не оптимистичных результатов энтузиазма малость поубавилось( Через некоторое время мне на глаза попалась коробка, в которой лежало три БП от компа и тут мне в голову пришла мысль — а почему бы не сделать из него блок питания… Ну и понеслись поиски записей по просторам тырнета… Скажу что записей и статей было найдено очень много. Но к сожалению в силу своих "знаний" и возможно лени, повторить написанное не получалось. Чтобы не нароком не спалить сам БП решил не рисковать. Чисто случайно на глаза попался заказанный ранее из Китая импульсный DC-DC преобразователь, который максимально выдает 35В и 3А. Для моих задач его вполне хватит, единственно выходной ток маловат((( И тут уже понеслось…
Первым делом подопытный БП был вскрыт и выпаяны все жгуты проводов питания компа.
Был впаян провод, чтобы БП включался и работал
В каждом БП необходимый контакт на печатной плате может называться по другому и быть где угодно.
Далее ищем место куда прикрутить наш будущий "регулятор напряжения". Выбор пал на радиаторы охлаждения силовых транзисторов.
Были так же припаяны провода для питания DC-DC конвектора.
И соответственно припаиваем другие концы проводов к "регулятору".
Временно пока к выходным контактам регулятора припаял провода. Теперь настало время протестировать наш рукожопство БП. Включаем в сеть, щелкаем выключателем на задней панели, вентилятор закрутился и ничего не хлопнуло))).
Проверяем минимальное выходное напряжение.
Теперь проверяем максимальное выходное.
Ну и самый главный тест — выходного тока. В качестве нагрузки была взята обычная галогеновая лампочка из люсты: 12В 50Вт. Подключаем и проверяем.
Так же проверки ради подрубал 20Вт светодиод — при 32В потребление 600-650мА.
Ну а теперь подведем небольшие итоги.
Из плюсов:
— быстрота "изготовления"
— доступность повторения каждому.
Из минусов:
— нет защиты от КЗ
— слабый выходной ток (3А максимум)
— нет возможности регулировать выходной ток
Во общем минусов навалом при такой конструкции, но для любительских устройств я думаю сойдет.
В планах: вынести на переднюю панель переменный резистор с "регулятора напряжения" для удобства, добавить на переднюю панель вольтамперметр, конечно же добавить зажимы типа крокодил, возможно сделать отдельный выход 12В (все таки почти 100Вт по 12В линии этот БП выдает), ну и возможно все таки переделаю его на нормальный регулируемый БП.
Читайте также: